Microbiologia Trabalho Bioengenharia

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Universidade de Brasília
Instituto de Ciências Biologia
Departamento de Biologia Celular
Disciplina: Microbiologia Básica
Professora: Lenise Aparecida Martins Garcia
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“Conjunto de técnicas para localizar, isolar, alterar e estudar segmentos de DNA.” (Pierce, 2004)
Possibilitada pela descoberta das endonucleases de restrição (defesa bacteriana contra vírus).
Autoproteção por metilação (alteração da sua seqüência de reconhecimento). 
“Tesoura Biológica”
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Enzima de restrição: EcoRI
Reconhece seqüência especifica (normalmente seqüência palindrômica) e faz dois cortes, um em cada fita; 
Reunião desses segmentos pela DNA ligase em uma molécula capaz de se replicar; 
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Vetor: plasmídeos portadores de genes marcadores de resistência a antibióticos. 
Possuem origem de replicação para elevado número de cópia em E. Coli;
Possuem vários sítios únicos para endonucleases de restrição. 
Transformação de células bacterianas com a molécula recombinante de modo que elas se repliquem e então se expressem. 
Primeira vez que se obteve síntese de proteína humana por bactéria transformada – 1977. 
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mRNA transcrito do gene em questão - transcriptase reversa;
DNA cópia não contém íntrons , o que permite que cDNAs relativos a células de eucariotos superiores sejam diretamente transcritos e traduzidos em bactérias e em outros microorganismos; 
Possível isolar e clonar qualquer gene com produto protéico conhecido. 
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Depois, ocorre a introdução dos cDNA recombinantes nas células hospedeiras, onde serão replicados. Isto resultará na amplificação dos recombinantes e dependendo do vetor utilizado, na expressão das proteínas codificadas pelas mensagens que deram origem aos cDNAs. 
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Bactérias utilizadas na produção de proteínas eucarióticas
 Insulina humana;
Hormônio do crescimento humano;
Fatores de coagulação; 	
Vantagens
Ciclo de vida rápido;
Cultivo de um grande número de indivíduos em pequeno espaço;
Divisão celular por fissão binária. 
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Combinação de vários genes para metabolizar petróleo.
Indução do plasmídeo em bactéria marinha.
Organismo capaz de limpar manchas de petróleo nos oceanos. 
Bioil-FC, formado por cinco cepas, é utilizado com êxito desde 1992 em Cuba. 
Também usadas no tratamento de esgotos e dedritos. 
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Proteases produzidas pelo Bacillus licheniformis empregadas como:
 auxiliares em detergente
 amaciantes de carne
 auxiliares digestivos em rações animais
 Proteína Renina usada em queijos. 
Amilases e glicose-isomerase produzidas por processos microbiológicos utilizadas para produção de frutose. 
 
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 Vacinas Genéticas
Aumento de massa muscular
 imunidade perene contra:
HIV
Hepatite B
Gripe
Câncer 
Diminuição do timing das nossa células. 
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Bacterial portraits: this picture of Andrew Ellington (left) is converted to art by a lawn of bacteria.
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Forma de BACILO
Aeróbicas Facultativas
Pertencem a MICROBIOTA
Multiplos flagelos ao redor da Célula
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GRAM –
Associação Com processos infecciosos (EM ESPECIAL INFECÇÃO URINÁRIA)
Beta-Lactamases
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O fitocromo é um pigmento azul constituído por uma apoproteína (polipeptídeo), com massa molecular aproximada de 150 kDa, ligado a um tetrapirrol linear, a fitocromobilina, que funciona como cromóforo.
Em plantas e em algumas bactérias é responsável por fototaxia, fotossíntese e produção de pigmentos protetores.
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Ele pode se apresentar de duas formas:
-Ativa (instável)
-Inativa (estável)
A molécula do fitocromo tem duas formas iterconversíveis:
- Fitocromo Fv 
- Fitocromo Fve 
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A forma Fv se transforma em Fve na presença de luz Vermelha no comprimento de onda em torno de 660 nm. 
Já a forma Fve se transforma em Fv na presença de luz Vermelho Extremo no comprimento de 730 nm.
No escuro, a forma Fve converte-se espontaneamente a Fv.
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Os fitocromos normalmente possuem duas partes
- Um receptor que fica na membrana que é sensível a luz
- Uma parte intracelular que regula a resposta.
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Como a parte intracelular da maioria dos fitocromos não regula diretamente expressão gênica, os pesquisadores fusionaram o fotorreceptor Cph1 de uma cianobactéria (Synechocystis) com o domínio intracelular de um domínio de histidina quinase da E. coli. 
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Algas e algumas classes de Bactérias com presença de FOTOCROMOS.
Proteínas Fotorreceptoras
Fitotaxia (movimento dos seres vivos em resposta a estímulos luminosos)
Fotossíntese
NÃO ESTA PRESENTE NA Escherichia coli .
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Produção de uma Bactéria Quimérica:
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Produção de uma bactéria quimérica:
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Produçao de uma bacteria quimerica:
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Produçao de uma bactéria quimérica:
Crossing Over: Alinhamento (FUSAO DE GENES)
Membros do Fitocromo (Cph1)
Sitio Relacionado a Expressão de PORINAS (EnvZ)
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Produçao de uma bactéria quimérica:
Introduçao de um fotoreceptor que responde a luz na E. Coli.
Phycocyanobilin
Introdução de dois genes de biossintese do Fotoreceptor.
Ho1
pcyA
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LIGADO AO OsmR:
Reportador da lacZ
OmpC
CATALISA FORMAÇÃO DE UM PRECIPITADO ESCURO (NEGRO) QUANDO NÃO EXISTE AÇÃO DA LUZ.
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As E. coli utilizadas possuíam um gene lacZ, que produz um composto preto. Nas bactérias do experimento, esse gene possuía um promotor ompC que depende de OmpR.
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Na Prática:
SEM LUZ – PRETO
COM LUZ - BRANCO
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Figure 1 | Light imaging by engineered Escherichia coli. 
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Bacterial portraits: this picture of Andrew Ellington (left) is converted to art by a lawn of bacteria.
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100 Mega Pyxels
10 x mais que as câmeras digitais caseiras
5 x mais que as antigas fotos no filme.
Provavelmente não vai ter aplicaçao na FOTOGRAFIA
Aplicação para construir tecidos INTELGENTES
Queimados
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Partículas intracelulares com capacidade eletromagnética, envoltas por um membrana fosfolipídica. Contêm cristais com alta perfeição estrutural, pureza química e tamanho definidos:
Fe3S4 (sulfite greigite)
Fe3O4 (óxido magnetita)
Presentes principalmente em GRAM -, aquáticas
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Presença citoplasmática de P-grânulos:
Proteção: efeito antioxidante;
Reserva de minerais.
Orientação em fileiras de acordo com a movimentação/direção do movimento;
Catalogou-se sua presença em vibrios, coccus e espirillum;
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Originam um dipolo magnético na célula que pode responder aos campos geomagnéticos
São ímãs permanentes de difícil desmagnetização
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A produção de magnetossomos é altamente controlado geneticamente pelas BM (bactérias magnetotáticas)
1- Cromossomo bacteriano.2-(Dir.) Magnetossomo;(Esq.) Plamídeo
“A produção recebe influência do pH, da quantidade de cátions metálicos livres e da condição eletromagnética que se insere”(Lins U., 2006)
Cátions metálicos livres
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Crystal habits and magnetic microstructures of magnetosomes in coccoid magnetotactic bacteria, Ulysses Lins et. al
Campo eletromagnético produzido por BM
Fileiras de Magnetossomos
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(Intracellular inclusions of uncultured magnetotactic bacteria, Carolina N. Keim et. al)
A: Setas Brancas: magnetossomos e com asterisco grânulos P
B: Um magnetossomo em M.E.
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Fileiras de Magnetossomos(setas brancas) em bactéria vibrions
Estrutura de um cristal de magnetossomo
Fonte: Imperail College London
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Lagoa de Araruama, Rio de Janeiro
Descreveram e estudam a Candidatus Magnetoglobus multicellularis (Crystal habits and magnetic microstructures of magnetosomes in coccoid magnetotactic bacteria, Ulysses Lins et. al)
Estrutura organizacionalcomplexa de 17 a 40 células Gram– dispostas radialmente em uma esfera;
Movimentação por flagelos que batem coordenadamente;
Cada célula possui dezenas de magnetossomos em cadeias;
Organismos multicelulares magnetotaticos (OMMs):
Em conjunto, essas células são capazes de responder a campos magnéticos, mas uma célula separada do conjunto torna-se inviável  padrão multicelular. (evitar predação?)
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Lagoa de Itaípu, Rio de janeiro
Magnetospirillum species (Intracellular inclusions of uncultured magnetotactic bacteria, Carolina N. Keim et. al)
O magnetossomo de maior volume já descrito
Os cocos tem maior dipolo por célula do que espirilos e vibriões, são também os mais rapidos nadadores (dipolo magnético não alinhado com o eixo de motilidade e flagelos mais curtos).
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Produção de nanoparticulas magnetotáticas;
Uso na medicina em exames laboratoriais de contraste: ressonância, raio-x;
Obtenção de ímãs menores e mais fortes com “proteção” desmagnetizantes;
Amplo espectro de uso na engenharia tanto nanotecnológica quanto biotecnológica
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Produção de nanopartículas de óxidos de ferro de formato definido e com alto grau de pureza
Processo de montagem dos magnetossomos podem ser aproveitados na produção de outras nanoestruturas
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Uso de partículas de magnetossomos aumenta eficiência da extração de ácidos nucleicos, permite a imobilização de proteínas e peptideos
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Lins U, MaCartney RN, Farina M ( 2006) Crystal habits and magnetic microstructures of magnetosomes in coccoid magnetotactic bacteria
Keim CN, Lins U, Farina M (2005) Intracellular inclusions of uncultured magnetotactic bacteria
Keim CN, Lins U, Farina M (2003) Iron oxide and iron sulphide crystals in magnetotactic multicellular aggregates. Acta Microsc 12 (suppl. B):3-4
http://www3.imperial.ac.uk/newsandeventspggrp/imperialcollege/newssummary/news_17-12-2008-9-39-32, acessado dia 16 de maio de 2009 às 10h30min
Barbosa HR, Microbiologia Básica, ed.Atheneu 2005
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http://pathmicro.med.sc.edu/fox/e_coli-dk.jpg
http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2004/microorganismos/CIANOBACTERIAS.jpg
http://www.nature.com/nature/journal/v438/n7067/full/438417a.html
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=010110051125
http://www.sciencemuseum.org.uk/antenna/livingfilm/
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